Subido por albertocc1978

TEMA10-contaminación de las aguas

Anuncio
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb.doc
TEMA 10
LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS:
AGUAS RESIDUALES
10.1.- CONTAMINACIÓN. TIPOS
10.2.- AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS
10.2.1.- Gérmenes patógenos
10.2.2.- Materia orgánica
10.2.3.- Sólidos
10.2.4.- Nitrógeno
10.2.5.- Detergentes
10.3.- AGUAS RESIDUALES PECUARIAS
10.4.- CONTAMINACIÓN DE ORIGEN AGRARIO
10.5.- AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES
10.5.1.- Metales pesados
10.6.- AGUAS DE ESCORRENTÍA URBANA
10.7.- AGUAS RESIDUALES URBANAS
10.7.1.- Componentes de las A.R.U.
10.7.2.- Cargas de contaminación en las A.R.U.
10.7.3.- Habitante equivalente
10.1.- CONTAMINACIÓN. TIPOS
La contaminación de las aguas naturales puede ser considerada como una
impurificación artificial, ya directa o indirecta, producida por el hombre o sus
actividades. Así, es normal estudiar la contaminación atendiendo a las causas o
actividades que la originaron. Se habla de:
- Aguas residuales domésticas.
- Aguas residuales pecuarias.
- Contaminación de origen agrícola.
- Aguas residuales industriales.
- Aguas de escorrentía urbana.
- Aguas residuales urbanas.
Se puede hablar también de aguas contaminadas en función del tipo de "impureza"
concreta que aparece en valores anormales y que es consecuencia de alguna
actividad humana. Se habla de contaminación por mercurio, contaminación por
cadmio, etc.
10.2.- AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS
Son las aguas generadas en las viviendas o en instalaciones comerciales, públicas y
similares. Están compuestas por aguas fecales y aguas de lavado y limpieza. Los
principales contaminantes que van a contener son gérmenes patógenos, materia
orgánica, sólidos, detergentes, nitrógeno y fósforo, además de otros en menor
proporción.
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
T10/P1
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb
10.2.1.- GÉRMENES PATÓGENOS
Desde un punto de vista de ingeniería sanitaria, interesa controlar los gérmenes
patógenos de origen fecal que se vierten con el agua residual. De todos los
microorganismos entéricos, una parte podrían ser patógenos porque entre los
usuarios del agua podría haber personas o animales enfermos.
Sin embargo, la medida directa de los gérmenes patógenos de un agua es
impracticable, debido al gran número de especies o familias que puede haber. Sería
necesario realizar una amplia batería de análisis, lo cual resultaría poco práctico y
caro.
Tabla.- Agentes infecciosos potencialmente presentes en las aguas residuales urbanas
Microorganismo
Enfermedad causada
Bacterias
Escherichia coli (enterotoxígeno)
Leptospira (spp.)
Salmonella typhi
Salmonella (2,100 serotipos)
Shigella (4 spp.)
Clostridium tetani
Vibrio cholerae
Gastroenteritis
Leptospirosis
Fiebre tifoidea
Salmonelosis
Shigellosis (disentería bacilar)
Tétanos
Cólera
Protozoos
Balantidium coli
Cryptosporidium parvum
Entamoeba histolytica
Giardia lamblia
Balantidiasis
Cryptosporidiasis
Amebiasis (disentería amoébica)
Giardiasis
Helmintos
Ascaris lumbricoides
T. solium (la solitaria)
Trichuris trichiura
Ascariasis
Teniasis
Tricuriasis
Virus
Virus entéricos (72 tipos; por ej.: virus echo
y coxsackie, poliovirus)
Hepatitis A
Agente de Norwalk
Rotavirus
Gastroenteritis, anomalías del corazón,
meningitis, poliomielitis.
Hepatitis de tipo infeccioso
Gastroenteritis
Gastroenteritis
Fuente: Modificada de US-EPA (1999)
La técnica que se emplea es una medida indirecta. Son técnicas presuntivas. Lo que
se busca en el agua son microorganismos indicadores de contaminación. Estos
microorganismos deben ser fecales exclusivamente, aunque no necesariamente
deben ser patógenos, y no deben poder desarrollarse en los ambientes naturales. La
presencia del indicador nos dice que hay contaminación fecal, y por lo tanto, que
existe la posibilidad de que haya gérmenes patógenos.
Como indicadores de contaminación fecal se usan gérmenes fáciles de detectar, de
medir, y que aparezcan en grandes cantidades. Además, estos gérmenes deben tener
en el medio natural un comportamiento similar o de evolución más favorable que el de
los patógenos. La tendencia general de los gérmenes entéricos en el medio natural es
a desaparecer, ya que su ambiente idóneo es el intestino.
T10/P2
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb.doc
En calidad de aguas se utilizan sobre todo tres tipos de indicadores:

y
Coliformes: Grupo de bacterias con forma de bastoncillo (bacilo).
También aparecen en el medio de forma natural. Por tanto, se tiene
Coliformes totales, y para tener un indicador entérico, el grupo de
los Coliformes fecales, CF. Como con cualquier otro tipo de
bacterias para detectarlas en laboratorio, se realizan siembras en
medios nutritivos específicos para estimular su reproducción, y al
cabo de un determinado tiempo se cuenta el número de colonias
formadas (técnica del filtro de membrana) o se observa la
producción de gas consecuencia del proceso de fermentación de la
lactosa (técnica de tubos múltiples). La ausencia de Coliformes
entonces se tiene la seguridad de que no hay contaminación de
origen fecal.
Los resultados de los análisis se pueden expresar como: “ufc/100
mL” (“unidades formando colonias” o simplemente colonias) cuando
se emplea la técnica de filtro de membrana, o en “NMP/100 mL”
(“Número Más Probable”) cuando la técnica de tubos múltiples es la
utilizada. El NMP puede obtenerse mediante la aplicación de
criterios estadísticos, según la fórmula de distribución de Poisson:

1

 1 e
a
 
 n1 p1
e
 
 n1 q1  
1 e
 
 n2 p2
e
 
 n2 q2  
1 e
 
 n3 p3
e

 n3 q3 


donde:
y = probabilidad de ocurrencia de un resultado determinado
a = constante asociada a las condiciones del ensayo.
ni = tamaño de la muestra en cada dilución, mL
 = densidad de Coliformes, número/mL
pi = número de tubos positivos en cada dilución de la muestra
qi = número de tubos negativos en cada dilución de la muestra
La aplicación de la ecuación de Poisson genera las llamadas
Tablas del NMP. Otra opción consiste en usar la ecuación de
Thomas:
NMP / 100 mL 
Número de tubos positivos  100
 mL de muestra en   mL de muestra en 

 

 los tubos negativos   todos los tubos 
De los Coliformes fecales el más específico es el Escherichia coli,
que se encuentra en elevadas concentraciones en el intestino del
hombre y de los animales de sangre caliente, y no se desarrolla en
el medio natural. Los Coliformes fecales se comportan de forma
similar a los patógenos entéricos. Es el indicador biológico más
ampliamente utilizado.
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
T10/P3
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb
Figura.- Resultados de ensayos de CF (izda.) y EF (dcha.) mediante técnica de
filtro de membrana

Estreptococos fecales (EF): Son microorganismos estrictamente
fecales, lo que les convierte en un indicador bastante claro.
Proceden de animales de sangre caliente. Se ha demostrado que
las aguas que tienen un mayor número de Coliformes fecales que
de Estreptococos fecales tienen mayor probabilidad de ser de
origen humano. Si la relación CF/EF es del orden de 4 es
prácticamente seguro que la contaminación es de origen humano.
Si es menor de 0.6 es seguro que es de origen animal. La
contaminación por Estreptococos fecales acompaña y correlaciona
bien con enfermedades relacionadas con las mucosas, y por
contacto en general.
En las normas actuales de calidad de aguas (consumo humano,
baño, etc.), se emplea los Enterococos intestinales como
indicador de contaminación fecal. Son bacterias anaerobias
facultativas y pueden encontrarse aisladas, en parejas o en
cadenas cortas. Se han aislado en las heces de animales de
sangre caliente. Este grupo se separó del resto de los
estreptococos fecales porque son índices relativamente específicos
de contaminación fecal. Sin embargo, ocasionalmente, algunos
enterococos intestinales aislados del agua pueden también
proceder de otros hábitats, como el suelo, en ausencia de
contaminación fecal. La concentración de enterococos intestinales
en las heces humanas es, generalmente, alrededor de un orden de
magnitud menor que la de E. coli. Este grupo presenta importantes
ventajas: tienden a sobrevivir durante más tiempo que la E. coli (o
que los coliformes termotolerantes) en medios acuáticos, y son más
resistentes a la desecación y a la cloración. Los enterococos se
pueden detectar mediante medios de cultivo sencillos y baratos
para los que únicamente se necesitan laboratorios de bacteriología
básicos. Uno de los métodos utilizados comúnmente es la filtración
con membranas, incubación de las membranas en medios
selectivos a entre 35 y 37 ºC durante 48 h y posterior recuento de
las colonias.
T10/P4
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb.doc

Clostridium sulfito-reductores: Es un grupo asociado a los
Clostridium spp, género de bacterias anaerobias que en situaciones
difíciles producen esporas, lo que les permite resistir durante largo
tiempo en ambientes hostiles. Es un indicador de contaminación
lejana o remota, ya que los demás microorganismos fecales
podrían haber desaparecido. Sus esporas sobreviven en el agua
mucho más tiempo que los organismos del grupo Coliforme y son
resistentes a la desinfección, al punto que pueden ser detectados
en algunas muestras de agua después de haber recibido
predesinfección, floculación, sedimentación, filtración y la
desinfección final.
10.2.2.- MATERIA ORGÁNICA (MO)
Se considera materia orgánica a aquellos compuestos que contienen Carbono, C,
Oxígeno, O, e Hidrógeno, H; combinado con Nitrógeno, N, Fósforo, P, o Azufre, S. En
las diferentes cadenas tróficas de la naturaleza la podemos encontrar viva o muerta,
en forma de residuos. La primera es aprovechada por los depredadores y la segunda
por los saprófagos (detritívoros, recicladores). La materia orgánica transportada por un
agua residual puede constituir la base de una cadena trófica.
Hay tres tipos fundamentales de materia orgánica presentes en las aguas residuales
domésticas, que tienen importancia en los procesos de depuración:

Compuestos nitrogenados (CHONS): cuya composición es
carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y ocasionalmente azufre.
Los principales compuestos de este grupo son las proteínas, que
son moléculas muy complejas, los aminoácidos, que son los
bloques que constituyen las proteínas, cuyo peso molecular es
elevado, y la urea, que es la forma en que se eliminan
fundamentalmente los compuestos nitrogenados del metabolismo.
Generalmente están presentes en forma coloidal. En estos
compuestos el nitrógeno se libera como amoníaco en la oxidación.
Están presentes en el agua residual doméstica en porcentajes que
van desde un 40 a un 60 por ciento.

Carbohidratos (CHO): están compuestos por carbono, hidrógeno y
oxígeno. Los ejemplos más comunes son los azúcares, como la
glucosa C6H12O6, el almidón y la celulosa. Representan entre un
25% y un 50% de la materia orgánica presente en el ARD. Suelen
estar en forma disuelta.

Aceites y grasas (CHO): en su composición intervienen carbono,
hidrógeno y un poco de oxígeno. Representan un 10% de la MO de
las aguas residuales domésticas. Son poco solubles en agua por
hidrófobas, y solubles en disolventes orgánicos. Se van a concentrar
en las interfases. Su biodegradación es muy lenta. Los ácidos
grasos se pueden alcalinizar dando lugar a jabones.
La medida directa de los diferentes compuestos en los que puede presentarse la
materia orgánica es poco práctico. Sí suele realizarse la medida directa de las grasas.
Los métodos que se utilizan corrientemente cuantifican la materia orgánica de forma
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
T10/P5
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb
indirecta. Estos métodos se basan en la oxidación de la MO, midiendo la cantidad de
oxidante consumido o de subproductos de la oxidación.
Las técnicas de medida se basan en diferentes formas de conseguir la oxidación. Se
utiliza oxidación térmica, química y bioquímica.

Métodos basados en la oxidación térmica: Consisten
fundamentalmente en proporcionar oxígeno y subir la temperatura
hasta que se desprende CO2 y H2O. Se puede medir el O2
consumido o el CO2 producido.
MO CHO   O2  Calor  CO 2  H2O  Re siduos
Las técnicas más utilizadas son la determinación de:
COT, o Carbón Orgánico Total, que mide la producción de CO2,
debido a la oxidación de la materia orgánica a alta temperatura (900
ºC) en presencia de un catalizador y se mide en un analizador
infrarrojo. La medida se expresa como mg C/L en el agua. Puede
ocurrir que existan carbonatos en el agua y que en la oxidación
pasen a CO2; deben ser eliminados previamente.
DTO, o Demanda Total de Oxígeno, que mide el O2 consumido en
oxidar térmicamente la MO del agua. La expresión de medida es
como mg O2/L.

Métodos basados en la oxidación química: En estos métodos es
necesario utilizar un reactivo químico con un alto poder oxidante.
Será el reactivo quien proporcione el oxígeno:
MOCHO  Oxidantequímico 
 CO2  H2O  Residuosoxidante,otros
Podrá medirse la cantidad de reactivo consumido y por lo tanto la
cantidad de oxígeno consumido. Las técnicas más utilizadas son la
determinación de:
DQO, o Demanda Química de Oxígeno, en la que se usa como
reactivo oxidante el dicromato potásico (Cr2O7K2). Se multiplica la
cantidad de dicromato gastada por el factor adecuado, el
equivalente de oxígeno, y se obtienen los mg O2/L de DQO. En el
ensayo son necesarios un catalizador y una temperatura adecuada
(150 ºC). Este parámetro expresa la cantidad de materia orgánica
oxidable, pero, además, también la presencia de otras sustancias
+2
reductoras, como Fe , es decir, materia inorgánica oxidable.
Las aguas no contaminadas tienen valores de DQO de 1 a 5 ppm,
o algo superiores. Las aguas residuales domésticas suelen
contener entre 250 y 1000 ppm. En las aguas residuales
industriales la concentración depende del proceso de fabricación de
que se trate.
MO, "Materia orgánica" u Oxidabilidad al Permanganato (MnO4K).
Este tipo de ensayo se realiza con aguas naturales sin mucha
materia orgánica.
T10/P6
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb.doc

Oxidación bioquímica: La oxidación en vez de ser realizada
térmica o químicamente se realiza mediante microorganismos. Los
microorganismos procesan la MO y producen CO2 y H2O. El
proceso es de características bioquímicas. La técnica más utilizada
es la determinación de la DBO:
DBO: Demanda Bioquímica de Oxígeno. Se mide el O2 consumido
por microorganismos para oxidar la materia orgánica, mg O 2/L. Por
lo tanto, la DBO es una forma indirecta de medir la materia
orgánica. Es comparable con la DQO y la DTO, pero se diferencia
en que en este tipo de análisis lo que se mide es la materia
orgánica susceptible de degradarse biológicamente (materia
biodegradable). No se mide la MO no biodegradable ni los
microorganismos que se oxiden. En general se refiere al oxígeno
consumido en 5 días (DBO5). Las aguas subterráneas suelen tener
menos de 1 ppm. Un contenido superior es indicativo de
contaminación. En las aguas superficiales el contenido es muy
variable. En aguas residuales domésticas es de 100 a 300 ppm.
Ensayo de la DBO: La prueba de la DBO mide el oxígeno utilizado
por las bacterias mientras oxidan la materia orgánica a 20 ºC. El
método normalizado de ensayo consiste en que la muestra de agua
residual se diluye convenientemente con agua de dilución (agua
destilada con una concentración a saturación de OD y, en su caso,
inoculada con una población mixta apropiada de microorganismos),
se mide en la muestra diluida la concentración inicial de OD, se la
incuba a 20 ºC y, después de un tiempo prefijado, se mide de
nuevo el OD. La disminución en la concentración de OD se deberá
a su consumo por los microorganismos para metabolizar la MO de
ese volumen de muestra diluida. Con este resultado se calcula la
cantidad de oxígeno requerido por un volumen no diluido de
muestra.
Otro método consiste en medir la respiración de los
microorganismos mediante el control de la caída de presión parcial
de oxígeno en la atmósfera de aire limitada, controlada y disponible
para la actividad bacteriana, se conoce como método manométrico
o respirométrico. Su principal ventaja radica en que se lleva acabo
sin diluir la muestra, es decir sin alterarla significativamente. No
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
T10/P7
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb
obstante, a pesar de su amplia aceptación y uso, no es un método
normalizado.
Fig. Ensayo respirométrico de DBO
La oxidación biológica es lenta y normalmente no se completa en 5
días de incubación. Solo compuestos simples, p.ej. glucosa, se
oxidan casi totalmente en cinco días. En un agua residual
doméstica, en 5 días, sólo se oxida un 65 % de la MO presente. Los
compuestos orgánicos complejos pueden oxidarse en un 40 % en el
mismo período.
Cuando la degradación aerobia de la MO de un agua es tan
completa como se pueda obtener, el oxígeno así consumido es la
DBO total o última (DBOu). La DBOu comprende la oxidación
completa de la materia orgánica. Esta oxidación se puede plantear,
teóricamente, como dos reacciones en serie. Primero, la materia
orgánica del agua residual (detritus) se transforma en células y CO2
(la fracción transformada en CO2 es la verdaderamente oxidada),
esta reacción es la que puede tomar 5 días. En una segunda
reacción, cuando la materia orgánica del agua residual (detritus) se
ha agotado, las células (materia orgánica viva) en presencia de
oxígeno se oxidan también a CO2. Entonces, se habrá producido la
oxidación bioquímica total (DBOu) de la materia orgánica
inicialmente presente en la muestra de agua residual.
Si se representa a las células bacterianas por C5H7O2N, las
reacciones serían:
Reacción 1: CaHbOcNd + e O2  f C5H7O2N + g CO2 + h H2O + …
Reacción 2: C5H7O2N + i O2  j CO2 + k H2O + l NH3…
Siendo CaHbOcNd una representación química de la materia orgánica del
agua residual. La suma de las (e + i) moles de O2 consumido
representan la DBOu
Cinética de la DBO: Por convención, se ha adoptado que la DBO es
una reacción de orden 1, en la cual la velocidad de reacción es
proporcional a la concentración de DBO presente. Es decir, una vez
formada una población adecuada de microorganismos, la velocidad de
reacción es controlada por la cantidad de alimento disponible:
T10/P8
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb.doc
dL
  KL
dt
en donde:
L = concentración de DBO presente.
t = tiempo
K = constante cinética de orden 1 del proceso
Factores que afectan al ensayo y normalización del mismo:
- Temperatura: Condiciona la actividad biológica. A bajas
temperaturas el metabolismo de los microorganismos es más
lento y, por lo tanto, también lo es el oxígeno consumido por
unidad de tiempo. La temperatura de incubación normalizada
es de 20 ºC.
- Luz: La luz tiene influencia si en el agua que se ensaya existen
micro-algas. Las algas pueden producir OD y falsear las
medidas de referencia que se tomaron. El ensayo debe
realizarse en total oscuridad.
- Dilución: La dilución del agua problema con agua destilada es
importante, ya que el OD disponible puede llegar a agotarse
antes de oxidar toda la materia orgánica, o desaparecer
antes de cinco días. Para la dilución se utiliza agua destilada,
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
T10/P9
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb
con OD a saturación (8-10 ppm). La dilución se debe calcular
para que sobre oxígeno disuelto al final del ensayo, pero no
se debe diluir tanto que el consumo de OD apenas se
aprecie.
- Microorganismos: Es necesario que en la muestra a ensayar
existan los microorganismos capaces de metabolizar las
sustancias orgánicas presentes. Si no, es necesario realizar
una siembra o inoculación. En aguas residuales domésticas
no suele ser necesario realizar siembras.
- Nutrientes: Las sustancias presentes en la prueba deben
ofrecer un balance nutricional razonable. Se deben aplicar
los criterios del substrato limitante o del mínimo. En el
ensayo sólo debe ser limitante la presencia de MO. A
menudo el nitrógeno o el fósforo no aparecen en las
proporciones mínimas necesarias. En estos casos es
necesario añadir uno u otro, o los dos, para que la
metabolización se realice con normalidad. Las proporciones
necesarias son:
N
DBO5
20
P
DBO5
100
Las aguas residuales domésticas cumplen estas
proporciones habitualmente. Las aguas industriales suelen
presentar problemas en este aspecto.
- Nitrificación: Además del oxígeno necesario para estabilizar la
materia carbonosa, también se presenta una considerable
demanda de oxígeno durante la nitrificación de los
compuestos nitrogenados. El nitrógeno presente en el agua
residual se encuentra en forma de nitrógeno orgánico y
amoniacal. Aunque puede haber pequeñas cantidades de
nitrógeno oxidado.
La forma de la curva de la DBO se va a ver modificada por
esta nueva demanda. Si se trata de agua residual doméstica
bruta, este efecto sólo es importante luego que han
transcurrido de 8 a 10 días, ya que la velocidad de
T10/P10
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
TEMA10-rev021109-ajb.doc
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
crecimiento de las bacterias nitrificantes es lenta. Sin
embargo, en caso de efluentes tratados, el efecto de la
nitrificación puede aparecer en uno o dos días debido a la
presencia de grandes cantidades de bacterias nitrificantes en
el efluente.
Durante la nitrificación se producen las siguientes etapas:
Nitrosomon as
2NH 3  3O2 
 2NO 2  2H  2H2O
Nitrobacte r
2NO 2  O2  2H 
 2NO 3  2H
Las especies Nitrosomonas convierten el nitrógeno
amoniacal en nitritos, y las Nitrobacter los nitritos a nitratos.
Ambos son microorganismos autotrofos.
Si no se quiere que la demanda de oxígeno ejercida por la
nitrificación perturbe el ensayo de la DBO5 carbonosa, se
recurre a la inhibición de los microorganismos nitrificantes.
Otros productos químicos que reaccionan con el oxígeno, como los sulfitos, sulfuros y
el hierro ferroso, si están presentes en la muestra, alterarán los resultados de la
prueba de DBO. Ejercen demanda de oxígeno, pero no es una demanda biológica.
La prueba de DBO es útil siempre que se consideren sus limitaciones. No se debe
olvidar que el valor de la DBO procede de un amplio rango de sustancias cuyo
comportamiento depende de las condiciones de la prueba y de los microorganismos
que se utilicen.
La DBO y la DQO han sido los ensayos más utilizados tradicionalmente.
Normalmente, la DQO es bastante mayor que la DBO. Hay compuestos orgánicos que
no son biodegradables. En aguas residuales domésticas casi toda la materia orgánica
suele ser biodegradable. Un agua con una relación DQO/DBO de 5 es
fundamentalmente de origen industrial. Si la relación DQO/DBO es de 1.5 a 2 se dice
que es un agua biodegradable (p.ej.: agua residual doméstica).
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
T10/P11
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb
Si en un agua residual el contenido de materia orgánica es todo biodegradable, y no
hay presencia de sustancias inorgánicas oxidables, entonces la DQO es igual a la
DBOu. De forma aproximada, este sería el caso de las aguas residuales domésticas,
pero teniendo en cuenta que en el ensayo de la DBO debería inhibirse la oxidación del
amonio, porque sino la DBOu resultaría mayor que la DQO.
10.2.3.- SÓLIDOS
La medición de los sólidos que transporta un agua es una de las formas de medir su
contaminación. Los Sólidos Totales (ST) que contiene un agua es uno de los
parámetros físicos más importantes para caracterizar las aguas.
Los ST son equivalentes al residuo seco que se producía cuando se evaporaba un
agua natural o potable a una temperatura de 105 ºC. El residuo seco se expresaba en
mg/L. En aguas naturales los ST suelen ser, por tanto, sales disueltas.
Clasificación e intervalo de tamaños de partículas presentes en el agua
SALES
DISUELTAS
SUSPENSIONES
COLOIDES
Sedimentables







Algas
Bacterias
Virus
En aguas residuales es común hablar de Sólidos Totales (ST). Los sólidos suelen
estar presentes en tres formas: sales o sólidos disueltos (SD), coloides y como
sólidos en suspensión (SS). Para diferenciar estas formas, y si son sólidos
orgánicos o inorgánicos, se siguen diferentes técnicas:
T10/P12

Evaporación: Al evaporar se obtienen los ST o el residuo seco. En
las aguas residuales la evaporación debe realizarse entre 103 y 105
ºC. Quedan en el recipiente todos los tipos de sólidos.

Filtrando: Se hace pasar el agua por un filtro de fibra de vidrio,
normalmente de poro 1 m (rango: entre 0.45 y 1.2 m). Se pesa en
seco lo que ha retenido en el filtro, estos son los SS (no filtrables), y
se expresa en mg/L. A la fracción de los sólidos que ha atravesado
el filtro se la denomina Sólidos Disueltos (SD) de forma genérica.

Sedimentando: El ensayo normalizado de sedimentación consiste
en la introducción del agua bruta en un recipiente en forma de cono
(cono Imhoff) y dejarla en reposo durante 1 hora. En este tiempo
sedimentará, y se acumulará en el fondo del cono, una parte de los
Sólidos en Suspensión a la que se denomina Sólidos en
Suspensión Sedimentables (SSs). Se expresarán en ml/L.
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb.doc

Calcinando: La calcinación de los sólidos de un agua se consigue
elevando la temperatura a unos 550 ºC. Con este proceso se
consigue volatilizar la materia orgánica. Tendremos dos fracciones
diferenciadas: los Sólidos Fijos (SF) (material inorgánico) y los
Sólidos Volátiles (SV) (material orgánico). Este proceso se puede
aplicar a cualquier fracción de sólidos, es decir se puede tener: STF,
SSV, SDF, etc.
Una forma indirecta de estimar la concentración de sólidos en suspensión de un agua
es medir su Turbidez, ya que ambos parámetros tienen relación directa.
10.2.4.- NITRÓGENO Y FÓSFORO
En las aguas residuales domésticas el nitrógeno se encuentra principalmente en
forma amoniacal (disuelta) y orgánica (disuelta y en suspensión). El N-Orgánico estará
incorporado en la materia orgánica y en los microorganismos. El agua residual
doméstica puede contener hasta 50-60 mg/L de N-amoniacal, en forma de ion amonio.
Para que esté presente NH3 (tóxico para la vida acuática) en concentración
significativa es necesario valores elevados de pH, en torno a 9. El pH de las aguas
residuales domésticas suele estar entre 6 y 7.5. La suma de nitrógeno orgánico y
amoniacal se conoce como Nitrógeno Total Kjeldahl (NTK).
La presencia de nitrógeno oxidado (nitritos y nitratos) en el ARD es casi siempre nula,
y cuando se da es debido a la composición del agua de abastecimiento. También, en
la red de alcantarillado se pueden dar transformaciones que produzcan cambios en la
distribución de las formas de nitrógeno. Por ejemplo, un aporte de oxígeno por
infiltración de aguas limpias o de lluvia puede dar lugar a procesos de nitrificación en
los colectores.
La suma NTK más nitrógeno oxidado da el contenido de Nitrógeno Total (NT) de un
agua.
El contenido de fósforo en las ARD se reparte en fracción orgánica e inorgánica. La
fracción orgánica, unida a materia orgánica y células, puede estar en forma disuelta o
en suspensión. Las formas inorgánicas, en general ortofosfatos, PO4-3, son solubles.
La concentración de fósforo total en ARD suele rondar los 6 mg/L.
El vertido de nutrientes, N y P, con las aguas residuales puede provocar la
eutrofización de masas de agua con baja renovación como embalses, lagos o rías.
Esta es una de las razones que hace necesario su control.
10.2.5.- DETERGENTES
Los detergentes son sustancias tensoactivas sintéticas, que producen espuma en el
agua. Los primeros detergentes que se fabricaron fueron los BAS (Sulfonato Alquilo
Benceno), de cadenas ramificadas. Este tipo de detergentes al no ser biodegradables,
supusieron un grave problema de contaminación. En los ríos las espumas se
mantenían durante mucho tiempo. Posteriormente, se utilizaron los denominados LAS
(Sulfonato Alquilo Lineal), que con una estructura orgánica diferente, lineal, ya eran
asimilables por los microorganismos y, por lo tanto, biodegradables. Otro problema
ambiental ocasionado por los detergentes se debe al fósforo que contienen como
aditivo.
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
T10/P13
TEMA10-rev021109-ajb
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
La concentración de los detergentes se expresa en mg/L de lauril sulfato. El nombre
del parámetro varía, así se puede denominar: Detergentes, Sustancias activas al azul
de metileno (MBAS por sus siglas en inglés de Metyl Blue Active Substances), o
Agentes tensoactivos (éstos a su vez pueden ser catiónicos o aniónicos, y no iónicos).
La composición de las aguas residuales domésticas o urbanas está ampliamente
estudiada y documentada. La clasificación presentada por Metcalf & Eddy (1995) es
ya un clásico de la literatura sobre aguas residuales de este tipo (tabla siguiente).
Composición típica de agua residual doméstica bruta (Metcalf-Eddy, 1985)
CONCENTRACIÓN
FUERTE
MODERADA
DÉBIL
CONSTITUYENTE
1200
SÓLIDOS TOTALES
850
Disueltos (SD)
525
SD fijos (SDF)
325
SD volátiles (SDV)
350
En Suspensión (SS)
75
SS fijos SSF
275
SS volátiles SSV
20
SÓLIDOS SEDIMENTABLES (ml/L)
400
DBO5
290
COT
1000
DQO
85
NITRÓGENO (total como N)
35
Orgánico
50
Amoniaco libre
0
Nitritos
0
Nitratos
15
FÓSFORO (total como P)
5
Orgánico
10
Inorgánico
100
CLORUROS
200
ALCALINIDAD (como CO3Ca)
150
ACEITES Y GRASAS
(todas la unidades en mg/L menos los Sólidos Sedimentables)
720
500
300
200
220
55
165
350
250
145
105
100
20
80
10
220
160
500
40
15
25
0
0
8
3
5
50
100
100
5
110
80
250
20
8
12
0
0
4
1
3
30
50
50
10.3.- AGUAS RESIDUALES PECUARIAS
Aguas residuales pecuarias son las que proceden de la actividad ganadera. Si la
actividad se desarrolla de forma intensiva, en estabulación, se generan normalmente
vertidos directos a los cauces. Son vertidos localizados, constantes y concentrados. Si
la actividad es de forma no estabulada, el ganado deambula libre, la contaminación de
los cauces es de tipo difuso. Cuando la contaminación es difusa el transporte de la
misma está asociado a los fenómenos hidrológicos (escorrentía superficial,
subsuperficial, etc.) y su control es difícil. En algunas regiones es común el uso del
estiércol como abono natural, de forma que los compuestos de las aguas residuales
de los establos pasan a ser contaminantes difusos en la cuenca. Lo normal en una
cuenca es que tenga tanto vertidos localizados como difusos de contaminación
ganadera.
Las aguas residuales pecuarias son, en principio, de características similares a las
aguas residuales domésticas ya que proceden de animales de sangre caliente. Como
indicadores de contaminación bacteriológica se utilizan los mismos que para los
humanos y ya se vio en apartados anteriores que una relación entre Coliformes
fecales y estreptococos fecales menor o igual que 0,4 - 0,6 (varía según la especie)
indicaba que la contaminación bacteriológica era de origen animal.
T10/P14
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb.doc
El volumen de agua que transporta a los residuos fecales de los animales es menor
que en el caso de las aguas residuales domésticas. Esto determina que las
concentraciones que nos encontremos de materia orgánica (MO) o de sólidos en
suspensión (SS) sean muy altas. Las elevadas concentraciones condicionan los
sistemas de conducción y transporte, asi como el tratamiento de las aguas residuales
pecuarias.
El contenido de detergentes es variable en estas aguas, dependiendo de los sistemas
de limpieza utilizados.
Un problema especial puede suponer la existencia de gran cantidad de flotantes en el
caso del ganado herbívoro. Habrá que disponer los sistemas adecuados para no tener
obstrucciones al flujo en los sistemas de evacuación y tratamiento. Otro problema
singular es la incorporación a las aguas residuales de las camas de los animales.
Se suelen utilizar diferentes términos para describir la consistencia de estos vertidos:
sólidos, semisólidos (lisier) y líquidos (purines). El lisier es habitualmente de las
granjas de cerdos.
La cantidad de heces que elimina cada animal y sus características específicas
depende de muchas variables: especie, raza, edad, estación climática, alimentación,
etc. En condiciones normales de explotación se aceptan cifras como las que se
presentan en la tabla siguiente:
Cargas contaminantes de los residuos de animales
*
(Fuente: Organic Waste Recycling, Polpresert, CH.; adaptada de Lohani y Rejagonal)
ANIMAL
Ganado bovino
Vacas
Pollos
Gallinas
Cabras y ovejas
Pavos
Patos
Caballos
PESO MEDIO DEL
ANIMAL (Kilos)
363
590
------6.8
1.6
---
RESIDUOS TOTALES
(Kg/cab.día)
18 - 27
44
0.050
0.059
7
0.41
--37
DBO5
(Kg/cab.día)
0.45 - 0.68
0.91
0.0044**
0.0044**
0.160
0.023
0.005 - 0.029
0.0360
* Las cargas se refieren a residuos totales, incluyendo heces y orina.
** Las unidades de DBO5 están en libra/libra de ave/día.
10.4.- CONTAMINACIÓN DE ORIGEN AGRÍCOLA
El origen de la contaminación agrícola está en el arrastre, por las aguas de lluvia y las
de riego, de productos usados en la agricultura. El agua residual se incorpora a las
fases del ciclo hidrológico (escorrentía superficial, subsuperficial, subterránea, etc.)
llevando consigo los contaminantes. Los acuíferos, ríos y embalses serán las masas
de agua receptoras que sufrirán los problemas de este tipo de contaminación.
Las actividades agrícolas pueden generar dos tipos muy diferentes de contaminación
en función de si los compuestos son utilizados como abono o lo son como pesticidas.
Por el uso de abonos la contaminación de origen agrario se caracteriza por contener
compuestos:

I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
Orgánicos: Proceden de la aplicación al terreno de abonos,
fertilizantes o acondicionadores: compost (procedente de los
residuos sólidos urbanos), estiércol, fangos de estación depuradora
T10/P15
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb
de aguas residuales urbanas (E.D.A.R.U.). Los contaminantes que
los acompañan son variados (materia orgánica, gérmenes
patógenos, nitrógeno, fósforo), pero los principales y de más interés
son el nitrógeno y el fósforo.

Inorgánicos: Proceden de la incorporación al terreno de
fertilizantes (N, P, K, etc.). De nuevo se consideran contaminantes
principales nitrógeno y fósforo. Ciertos elementos y compuestos
limitan el crecimiento de las algas, pero los de mayor importancia
son el N y el P, que habitualmente se presentan como nutrientes
limitantes. La presencia en abundancia, y en proporciones mínimas,
puede aumentar la productividad de las algas y desequilibrar la
cadena trófica.
Por el uso de pesticidas (insecticidas, rodenticidas, plaguicidas, herbicidas,
fungicida.) la contaminación de origen agrario se caracteriza por contener
compuestos:



Órgano - clorados: DDT, aldrín, ...
Órgano - fosforados: Malatión, ...
Órgano - metálicos
El uso de este tipo de compuestos permite aumentar la producción agrícola, pero tiene
efectos muy negativos en las cadenas tróficas y son muy persistentes en el medio
natural. Algunos, como el DDT, son bioacumulables. La tendencia es la búsqueda de
nuevos compuestos alternativos.
10.5.- AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES
Las aguas residuales industriales proceden de la variada actividad industrial. Aparecen
tantos tipos de aguas industriales como tipos de industrias. Dentro de cada industria,
el agua de abastecimiento, que luego se transformará en una gran proporción en agua
residual, se utiliza fundamentalmente como:




Aguas de proceso
Aguas de limpieza
Aguas asimilables a domésticas
Aguas de refrigeración y calefacción
Cada una de estas aguas van a generar las correspondientes aguas residuales, que
reciben los mismos nombres. A éstas hay que añadir las aguas de escorrentía
superficial que se producen en la zona industrial, que pueden llegar a incorporar gran
cantidad de materiales (p.e. arrastres en los parques de almacenamiento de carbón).
Cada uno de los tipos de aguas residuales citadas va a incorporar una contaminación
diferente. De forma general se puede decir que las aguas residuales industriales se
caracterizan por su variedad y por su variabilidad.
Alta variedad porque cada tipo de industria va a constituir un caso especial. Incluso
dentro de cada sector, es tal la variedad de procesos, que es casi imposible tratar de
hacer una caracterización por sectores. Estudiando caso a caso se va adquiriendo
experiencia en el análisis y en el desarrollo de estrategias para mitigar la generación, y
conseguir tratamientos eficaces, de cada tipo de agua residual industrial.
T10/P16
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb.doc
Alta variabilidad porque en cada industria podemos encontrar técnicas de producción
diferentes que utilizan volúmenes y caudales de agua diferentes (vertidos de baños
agotados, limpieza de circuitos de refrigeración, vaciado de circuitos de lavado), así
como concentraciones de productos muy diferentes. En cada proceso industrial los
vertidos de agua residual pueden ser continuos o periódicos (una vez al día, una a la
semana, una al mes, anuales, etc.).
El control de la contaminación por aguas residuales industriales es muy difícil. Si estos
vertidos se realizan a redes de alcantarillado municipales los problemas pueden llegar
a ser muy graves.
Para poder atacar de forma correcta la contaminación por aguas residuales
industriales hay que conocer el tipo de industria, sus procesos y sus costumbres.
Los contaminantes de cada tipo de actividad industrial se pueden conocer revisando la
bibliografía. Hay manuales especializados para cada tipo de industria. Se puede hacer
una pequeña revisión de los principales contaminantes que aparecen en este tipo de
aguas.

Materia orgánica: En aguas industriales es normal que la MO
aparezca en forma disuelta en mayores proporciones (80%) que en
las ARD ( 20% - 40%). Las concentraciones de MO suelen ser
muy elevadas, oscilando entre 1.000 y 100.000 mg/L de DBO5 (en
ARD los valores oscilan entre 100 y 400 mg/L). Por el contrario, el N
y el P se presentan, proporcionalmente con la MO, en menor
cantidad que en la aguas domésticas. Este hecho va a condicionar
los posibles tratamientos biológicos de las ARI. Además, es
bastante normal que la MO existente sea no biodegradable. Si la
relación de DQO/DBO5 es mayor que 2.5 es muy posible que
aparezcan problemas con los tratamientos biológicos. Si además las
aguas residuales incorporan sustancias tóxicas la DBO5 es muy
posible que se anule o sea muy baja con lo que de nuevo
tendremos problemas con los tratamientos biológicos tradicionales.
Tienen vertidos fundamentalmente orgánicos las papeleras,
azucareras, mataderos, fábricas de curtidos, de conservas,
lecherías y sus subproductos, fábricas de alcoholes, levaduras, de
aceites, de bebidas, lavanderías, etc.

Temperatura: Un agua residual doméstica suele tener del orden de
2 ºC por encima del agua de abastecimiento. Si las ARI proceden de
una central térmica, por ejemplo, la temperatura va a ser muy
elevada.
En general los problemas de temperatura proceden de aguas
residuales de refrigeración. La industria alimentaria también suele
tener aguas residuales de proceso calientes.

I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
Productos químicos inorgánicos. En las ARI se puede encontrar
tóxicos, como metales pesados (Hg, Cd, Cr, Ni, Cu, Pb)
procedentes en general de la industria metalúrgica o cianuros (CN-).
Algunos de los citados son tóxicos bioacumulables.
T10/P17
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb
Ácidos y bases también aparecen con frecuencia en los vertidos
industriales, en mayor proporción en la industria química.
También es normal la aparición de vertidos con elevadas
concentraciones de sales, que pueden proceder de calderas o
sistemas de refrigeración.
Aceites e hidrocarburos proceden en general de la maquinaria y
de los talleres.
La contaminación radiactiva también puede aparecer como
consecuencia de problemas graves en la explotación de las
centrales nucleares o la industria nuclear en general.
Tienen vertidos con elevada carga inorgánica la industria de
limpieza y recubrimiento de metales, las explotaciones mineras y
salinas, las químicas, etc. En las refinerías y petroquímicas,
coquerías y fábricas de textiles las aguas residuales incorporan
tanto materia orgánica como inorgánica en elevadas
concentraciones.
Lavaderos de carbón y mineral, instalaciones de corte y pulido de
mármoles, e instalaciones de laminación en caliente y colada
continua, aportan en sus aguas residuales una gran cantidad de
sólidos en suspensión.
10.5.1.- METALES PESADOS
Los metales pesados son sustancias necesarias para los ecosistemas en pequeñas
cantidades, son micronutrientes, pero si superan una determinada cantidad
(acumulación) o una determinada concentración (toxicidad) los efectos resultan
perjudiciales.
Los elementos metálicos son utilizados por la industria en grandes cantidades y para
una variada gama de aplicaciones (catalizadores, pinturas, detergentes, materiales de
construcción, aditivos, pesticidas,…). Una parte de la cantidad utilizada acaba
teniendo como destino final el medio natural; si esta incorporación es en forma iónica
entonces la capacidad de migración, y por tanto de contaminación, a través del medio
es mayor.
Actividades que generan metales pesados:
 Minería: As, Cu, Cd, Pb, Mn, Hg.
 Tratamiento de superficies: Cd, Cr, Cu, Ag, Zn.
 Industria en general: B, Cd, Cu, Fe, Pb, Mn, Hg, Mo, Zn, Ni.
 Aguas residuales urbanas: Cu, B, Al, Fe, Pb, Zn,Ni.
Metales como el cadmio (Cd), el cobre (Cu) ó el plomo (Pb) en su forma iónica,
soluble, forman complejos estables con otras sustancias que impiden el transporte a
través de las paredes de la célula.
Una vez en el medio acuático los iones metálicos se pueden encontrar en forma libre ó
formando complejos, ya sea con elementos inorgánicos (Cl-, OH-, CN-,…) u
orgánicos. Los metales pueden incorporarse a los sedimentos ya sea al precipitar o
por quedar adsorbidos por ellos.
T10/P18
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
TEMA10-rev021109-ajb.doc
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
A continuación se comenta brevemente la evolución y problemática del mercurio, el
plomo y el cadmio en los sistemas acuáticos:
 Mercurio: El mercurio entra en el medio a través de diversas actividades del
hombre: como catalizador en la industria cloro-álcali, como pigmento de
pinturas, en la fabricación del papel, como elemento activo en pilas y
baterías, en amalgamas dentales, en algunos pesticidas, etc. El mercurio
generalmente está en el medio en forma iónica libre, pero en presencia de
determinadas bacterias, ya sea en ambiente aerobio o anaerobio, se puede
generar dimetilmercurio. Una característica de este ion es que es transferido
rápidamente a los organismos vivos, acumulándose en los animales
superiores a través de la cadena trófica.
 Cadmio: Se utiliza en la industria de la galvanotecnia, como aditivo de
plásticos y pigmentos, sí como en baterías y en equipos electrónicos. Su
toxicidad es elevada.
 Plomo: Se utiliza en baterías, como material de construcción, como aditivo
de pinturas y cerámicas, como catalizador, etc. Una vía de acceso del plomo
al medio acuático es por precipitación desde la atmósfera. En este caso la
fuente es la combustión de carburantes, que incorporan plomo como
antidetonante.
10.6.- AGUAS DE ESCORRENTÍA URBANA
Se entiende por aguas de escorrentía urbana aquellas que proceden de las
precipitaciones de nieve o lluvia sobre una cuenca urbana. Son aportaciones de
carácter intermitente. Los caudales en un área urbanizada suelen ser del orden de 50
a 200 veces superiores en volumen a los de vertidos domésticos, comerciales e
industriales.
La superficie de una ciudad que recibe la lluvia es de dos tipos: impermeable y
permeable. Las que predominan son las impermeables de edificios, pavimentos,
calzadas, aceras, azoteas, etc.; mientras que las superficies permeables las
constituyen los jardines, algunos patios interiores, solares sin edificar, etc. El alto
porcentaje de superficies impermeables es una característica de las zonas urbanas.
Es erróneo pensar que las aguas de escorrentía son esencialmente limpias. De la
lluvia caída, una fracción se emplea en mojar las superficies; otra se evapora y otra
queda atrapada en huecos y depresiones del suelo. Si sigue lloviendo, el agua se
moviliza hacia los puntos de recogida, drenando por superficies impermeables, y a su
vez, limpiando y transportando en suspensión y disolución, los contaminantes
acumulados sobre el suelo.
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
T10/P19
Sólidos en suspensión
(mg/L)
600
1.5
500
1.25
400
1
300
0.75
200
0.5
100
0.25
0
Caudal (m3/s)
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb
0
0:00
1:12
2:24
3:36
4:48
6:00
7:12
8:24
9:36
Hora del día (29/03/98)
Sólidos en suspensión (mg/L)
Caudal (m3/s)
600
1.40
500
1.20
1.0
400
.80
300
.60
200
Q; Zn,Pb
Sólidos en
suspensión (mg/L)
Figura.- Contaminación de un suceso de rebose de alcantarillado
unitario en la ciudad de Santiago de Compostela (Cagiao, et al., 1998)
.40
100
.20
0
.0
0:00
1:12
2:24
3:36
4:48
6:00
Hora del día (29/3/98)
[SS] mg/l
Q (m3/s)
Zn (mg/L)
Pb (mg/L)
Figura.- Contaminación de un suceso de rebose de alcantarillado
unitario en la ciudad de Santiago de Compostela (Cagiao, et al., 1998)
La contaminación difusa urbana se caracteriza por:
 ser aportada al medio acuático receptor en vertidos intermitentes
ligados a un fenómeno de naturaleza aleatoria: la lluvia;
 estar constituida por contaminantes procedentes de áreas extensas;
 ser un tipo de contaminación muy difícil de medir en origen;

estar íntimamente ligada al tipo de actividad que soporta el suelo.
Características de la contaminación de aguas de escorrentía (rangos y valores medios)
PARÁMETROS DE
CALIDAD DEL AGUA
SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN
SS (mg/L)
DEMANDA BIOQUÍMICA DE
OXÍGENO - DBO (mg/L)
DEMANDA QUÍMICA DE
OXÍGENO - DQO (mg/L)
NITRÓGENO AMONIACAL
(NH4-N) (mg/L)
NITRÓGENO TOTAL
(mg/L)
FÓSFORO TOTAL
(mg/L)
T10/P20
ALEMANIA
Varios autores
[1]
ALEMANIA
Varios autores
[1]
ONTARIO
MARSALEK
[2]
ZONA
RESIDENCIAL
AUTOPISTAS
USO MIXTO
DEL SUELO
134
140 - 250
----
7 - 18
----
-----
47 - 115
86 - 119
----
0.8
0.5 - 0.9
0.5
----
----
----
----
----
0.28
GRAN
BRETAÑA
ELLIS (1989)
[3]
USO MIXTO
DEL SUELO
USA - NURP
(1983)
[4]
NOVOTNY
(1994)
[5]
METCALFEDDY
(1991)
[6]
ELLIS
(1986)
[7]
21 - 2582
(190)
7 - 22
(11)
20 - 365
(85)
(0.2 - 4.6)
1.45
0.4 - 20.0
(3.2)
0.02 - 4.30
(0.34)
100
*(1.0 - 2.0)
9
*(0.5 - 1.0)
65
*(0.5 - 1.0)
----
3 - 11000
(650)
10 - 250
(30)
----
67 - 101
3 - 11000
8 - 10
60 - 200
40 - 73
----
----
----
----
1.5
*(0.5 - 1.0)
0.33
*(0.5 - 1.0)
3 - 10
----
3 - 10
0.2 - 1.7 (0.6)
0.67 - 1.66
0.2 - 1.7
USO MIXTO
DEL SUELO
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb.doc
PLOMO
(mg/L)
ZINC
(mg/L)
ACEITES
(mg/L)
COLIFORMES TOTALES
0.27
0.16 - 0.62
0.146
----
0.36 - 0.62
0.490
----
2.0 - 7.0
3.3
----
----
----
0.01 - 3.1
(0.21)
0.01 - 3.68
(0.30)
0.09 - 2.8
(0.40)
----
0.14
*(0.5 - 1.0)
0.16
*(0.5 - 1.0)
----
0.03 - 3.1
(0.3)
----
----
----
----
0.27 - 0.33
0.4
0.135 0.226
----
----
103 - 108
103 - 108
----
----
----
(UFC/100 ml)
---COLIFORMES FECALES
----
---2100
(E. Coli) (UFC/100 ml)
----
400 - 5.105
(6430)
Los valores entre paréntesis representan valores medios excepto los de [4], que representan coeficientes de variación.
[1] ALEMANIA, VARIAS FUENTES: Goettle (1978), paulsen (1984), Klein (1982), Grottker (1987), Durchschlag (1987), Grottker (1989), citados por
MARSALEK, J. et al (1993), "Urban drainage systems: desing and operation", Wat. Sci. Tech., Vol. 27, Nº 12, pp 31-70.
[2] MARSALEK, J.; SCHROETER, H.O.; (1989), "Annual loadings of toxic contaminants in urban runoff from the Canadian Great Lakes Basin", J. Water Poll.
Res. Canada 23, pp 360-378.
[3] ELLIS, J.B. (1989), "Urban Discharges and Receiving Water Quality Impacts (Adv. Wat. Poll. Control Nº 7), Pergamon Press, Oxford
[4] NURP, (1983), "Final Report of the Nationwide Urban Runoff Program, vol. 1, Water Planning Division, US-EPA, Washington D.C., USA.
[5] NOVOTNY, V.; OLEM,,H. (1994), "Water quality: prevention, identification and management of diffuse pollution",Van Nostrand Reinhold, ISBN 0 -44200559-8.
[6] METCALF & EDDY, (1991), "Wastewater Engineering. Treatment, Disposal. Reuse"; Tercera Edición; McGraw- Hill International Editions, Civil Engineering
Series. ISBN 0-07-100824-1.
[7] ELLIS, J.B. (1986), "Pollutional aspects of urban runoff", in Urban Runoff Pollution, Torno, H., J. Marsalek, y M. Desbordes, Eds., NATO ASI Series, Series
G: Ecological Sciences, Vol 10, Springer- Verlag, Berlín.
10.7.- AGUAS RESIDUALES URBANAS (ARU)
Se entiende por aguas residuales urbanas aquellas que circulan por las redes de
alcantarillado de los núcleos urbanos y que son el resultado de la mezcla de las aguas
residuales domésticas (ARD), de aguas residuales industriales (ARI); de aguas de
infiltración y, en función del tipo de red de alcantarillado, de aguas de escorrentía
superficial urbana.
10.7.1.- COMPONENTES DE LAS ARU
Las redes de alcantarillado pueden ser unitarias o separativas. Cuando la red es
unitaria todos los tipos de aguas anteriormente citados circulan por los mismos
conductos. Si la red es separativa es necesario que exista una red que reciba todas
las aguas de escorrentía urbana, aguas pluviales.
A la red de alcantarillado llega del orden del 80 % de las aguas del abastecimiento .
Las aguas residuales industriales que aparecen en los sistemas de alcantarillado
urbano suelen proceder de industria, de mediano y pequeño tamaño, que se
encuentra dentro de los cascos urbanos. Cuando existen polígonos industriales, o la
industria es muy grande, se suele disponer de redes especiales para sus aguas, que
normalmente son tratadas en estaciones de tratamiento de aguas residuales
industriales (E.T.A.R.I.).
Aguas de infiltración son aquellas que proceden del subsuelo y penetran en la red de
alcantarillado a través de las juntas, tuberías defectuosas, conexiones y paredes de
pozos de registro. La presencia de agua con un nivel freático elevado produce
infiltraciones en las alcantarillas, y un aumento de la cantidad de las aguas residuales.
La calidad de los materiales de la red y el grado de mantenimiento son también
factores que determinan la importancia de las infiltraciones. La infiltración puede
3
oscilar entre 0.01 y 1.0 m /d.mm.km, e incluso más. El número de milímetroskilómetros de una red es la suma de los productos de los diámetros de las
alcantarillas, expresados en milímetros, por las longitudes expresadas en kilómetros,
de las alcantarillas correspondientes a esos diámetros.
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
T10/P21
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb
Hay que diferenciar dos tipos de fenómenos de contaminación asociados con las
aguas pluviales o de tormenta: el agua de escorrentía contaminada que llega
directamente o a través de las redes de alcantarillado separativas a las masas de
agua receptoras, y un segundo tipo, el vertido por rebosamiento, o rebose, de
alcantarillados unitarios, RAU, (CSO en la literatura anglosajona) con aguas que son
mezcla de aguas pluviales y aguas residuales domésticas. En estas últimas redes hay
que tener muy en cuenta el fenómeno de resuspensión de los sedimentos existentes,
resultado de la sedimentación de partículas y contaminación, permitida por el régimen
hidráulico existente durante el período seco. La punta de caudal de aguas residuales
también puede llegar a la depuradora y, si supera su capacidad de tratamiento,
también produce un rebose en tal punto. Estos tipos de descargas se diferencian tanto
en los volúmenes vertidos, en las concentraciones de contaminantes, como en las
fases y períodos de descarga.
A las redes de alcantarillado unitario puede ocurrir que también se viertan lixiviados de
vertederos de residuos sólidos urbanos (RSU).
10.7.2.- CARGAS DE CONTAMINACIÓN EN LAS ARU
Al igual que se realiza en la estimación de los caudales de abastecimiento de una
población, en vez de hacer un cálculo para cada tipo de consumo se estima una
dotación global de abastecimiento por persona y día, se utiliza una dotación de carga
contaminante. Las unidades de estas dotaciones son gramos por habitante y día
(g/h·d) de cada contaminante.
En aguas residuales urbanas, sin una gran incidencia de la industria, se pueden
adoptar las siguientes dotaciones de contaminación, expresadas en g/h/d:
RED SEPARATIVA
DBO5
50
60
75
Zona residencial
Núcleo de población
Núcleo de población
RED UNITARIA
SS
50
75
90
A lo largo del día, al igual que lo hacen los caudales, las concentraciones de
contaminantes de un agua residual urbana varían. Siguen una forma similar a la que
describe la variación de caudales, con puntas casi simultáneas. Son habituales
coeficientes puntas de valor 1.5 en las concentraciones de DBO5.
C O EFIC IENTES DE VARIAC IÓ N DE C AUDALES SO BRE EL Q m e dio DURANTE UN
DÍA
1.8
1.6
COEFICIENTES
1.4
1.2
1.0
M e rue lo
0.8
0.6
0.4
0.2
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
9
10
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0.0
HORA DEL DÍA
T10/P22
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb.doc
C O EFIC IENTES DE VARIAC IÓ N DE LA C O NC ENTRAC IÓ N DE DBO SO BRE LA
DBO m e dia DURANTE UN DÍA
1.8
1.6
COEFICIENTE
1.4
1.2
1.0
VIVERO S
0.8
M ERUELO
0.6
0.4
0.2
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
9
10
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0.0
HORAS DEL DÍA
En las gráficas anteriores se presentan los coeficientes de variación del caudal
(Qi/Qm) y de las concentraciones de DBO5 que llegan a dos depuradoras. La referida
como Meruelo es la generada por un pueblo de Cantabria, de nombre San Miguel de
Meruelo, de 438 habitantes. La referida como Viveros procede de la E.D.A.R. del
mismo nombre en Madrid, y no tiene variación de caudal porque esta depuradora
funciona a caudal constante. Las puntas de caudal son mucho más marcadas en
poblaciones pequeñas.
10.7.3.- HABITANTE EQUIVALENTE
Cuando la contaminación que circula por la red de alcantarillado procede de industrias
o granjas, u otro tipo de origen diferente al doméstico o urbano, entonces las
dotaciones de contaminación que se han definido anteriormente pueden resultar
inaplicables. Para poder trabajar con unidades homogéneas a la hora de estimar
cargas de contaminación se ha establecido el concepto de habitante-equivalente, h-e.
La Directiva 91/271/CEE de 21 de mayo de 1991, sobre tratamiento de las aguas
residuales urbanas, que se analizará en capítulos posteriores, define 1 e-h
(equivalente habitante) como “la carga orgánica biodegradable con una demanda
bioquímica de oxígeno de 5 días (DBO5) de 60 g de oxígeno por día”.
Se trata de expresar la contaminación de una industria, una ciudad, una granja, etc.,
como si hubiera sido producida por población humana. Así, si una persona o habitante
produce una contaminación en DBO5 de 60 g/d, una industria que vierte diariamente
una determinada cantidad de DBO5, equivaldrá a un número concreto de habitantes,
de "habitantes - equivalentes". Los kilos/día que vierte una determinada actividad se
calculan multiplicando los caudales por las concentraciones. En este sentido
hablaremos de habitantes-equivalentes que trata una determinada EDAR.
En el caso de aguas residuales pecuarias, una vaca equivale a 10 h-e, o un cerdo
equivale a 3 h-e, en ambos casos sobre la base de DBO5. Otra forma de expresar las
cargas de contaminación que generan los animales es como gramos de contaminante
por cabeza por día (g DBO5/cabeza/d).
En la industria es normal hablar de carga de contaminante por unidad de producción o
de carga por unidad de superficie (g/d/Ha).
EJERCICIOS
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
T10/P23
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
TEMA10-rev021109-ajb
E10.1.- Un agua residual tiene las siguientes características:
DBO5: 200 mg/L
DQO: 300 mg/L
N:
5 mg/L
P:
0.8 mg/L
¿Cuál será la mínima DBO5 que se puede obtener después de un tratamiento biológico?.
E10.2.- Analizar el posible origen y tipo de contaminación de las siguientes aguas:
Agua A: Coliformes Totales:
Clostridium sulfito-reductores:
5/100 mL
0/100 mL
Agua B: COT:
DBO5:
DQO:
2.0 mg/L
3 mg/L
60 mg/L
Agua C: DBO5:
DQO
STV:
SSV:
2000 mg/L
3400 mg/L
4000 mg/L
400 mg/L
Agua D: DBO5:
DQO:
COT:
N:
P:
300 mg/L
450 mg/L
250 mg/L
40 mg/L
10 mg/L
Agua E: Coliformes Totales:
Coliformes Fecales:
Estreptococos Fecales:
10000/100 mL
4000/100 mL
20000/100 mL
E10.3.- ¿Cuál de las siguientes aguas tiene más gérmenes patógenos?:
Agua A: Coliformes Totales:
20/100 mL
Agua B: Coliformes Fecales:
20/100 mL
Agua C: Clostridium sulfito-reductores:
2/100 mL
E10.4.- ¿Cuál de estas aguas residuales tendrá más materia orgánica?:
Agua A: Coliformes Totales:
108/100 ml
Agua B: Coliformes Totales:
106/100 ml
E10.5.- ¿Cuáles son los principales contaminantes de origen agrícola?
E10.6.- Un agua residual, cuyas características se dan a continuación, se filtra y el residuo retenido se
incinera a 550 ºC. Definir las características del agua filtrada y de las cenizas (por unidad de volumen de
agua).
ST= 600 ppm
STV= 400 ppm
STF= 200 ppm
T10/P24
SD= 200 ppm
SDV= 150 ppm
SDF= 50 ppm
SS= 400 ppm
SSV= 250 ppm
SSF = 150 ppm
SSs= 300 ppm
SSsV= 200 ppm
SSsF= 100 ppm
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
TEMA10-rev021109-ajb.doc
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
E10.7.- ¿Qué se puede decir de un agua residual cuya DBO5 es cinco veces superior a su DQO? ¿Y si es
al revés?.
E10.8.- ¿Qué es un habitante - equivalente?
E10.9.- ¿Qué es la DBO5 y qué indica?
E10.10.- Determinar razonadamente el origen de un agua residual de las siguientes características:
DBO5: 200 mg/L
DQO: 1500 mg/L
N:
5 mg/L
P:
10 mg/L
E10.11.- Dada un agua, de la cual se adjunta un análisis:
a) ¿Qué tipo de origen tiene el agua?
b) Principales contaminantes de ese agua después de:
- airearla durante 30 días manteniendo la temperatura a 20 ºC;
- dejarla en reposo en un depósito durante un día;
- infiltrarla a través de un terreno saturado;
Análisis:
DBO5
1500 mg/L
DQO
10000 mg/L
N
50 mg/L
P
25 mg/L
SS
300 mg/L
SSs
180 mg/L
SD
2000 mg/L
SSV
160 mg/L
SSsV
40 mg/L
SDV
1040 mg/L
E10.12.- ¿En qué se parecen los índices de contaminación: MO, DBO, DQO?
E10.13.- Los Estreptococos Fecales son importantes porque (S/N):
a) Indican contaminación bacteriológica de las aguas.
b) Son gérmenes patógenos de origen fecal.
c) Ayudan a diferenciar el origen humano o animal de la contaminación fecal de un agua.
E10.14.- Para hacer una DBO es necesario (S/N):
a) Más de un día.
b) Un frigorífico.
c) Botellas negras.
d) Una soplante.
e) Dicromato potásico.
E10.15.- La DBO (Sí/No):
a) Mide el oxígeno disuelto en el agua.
b) Está relacionada con materia orgánica biodegradable.
c) Es una medida indirecta de la materia orgánica oxidable.
d) Representa el contenido de microorganismos de un agua.
e) Es una medida indirecta de la materia orgánica oxidable bioquímicamente.
E10.16.- Para determinar el contenido de sólidos de un agua residual puede ser necesario (Sí/No):
a) Un horno.
b) Un decantador dinámico.
c) Un filtro con luz de malla 0.45-1.2 micras.
d) Un cono Imhoff.
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
T10/P25
TEMA10-rev021109-ajb
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
E10.17.- ¿Qué es y/o para qué es?:
a) DQO/DBO
b) DBO/P
c) Coliformes fecales.
d) SSV/SS
E10.18.- La relación límite de DBO/N/P para que sea viable el tratamiento biológico aerobio es de
100/5/1. Si un cierto vertido de aguas residuales tiene:
DBO= 2000 mg/L
N=
40 mg/L
P=
25 mg/L
¿Que harías para que un proceso de tratamiento secundario de dichas aguas funcionara adecuadamente?.
E10.19.- Calcular la DBO5 media de un ARU, de la que se sabe que procede de una urbanización de lujo
de 500 habitantes que dispone de una red separativa.
BIBLIOGRAFÍA
A.R.M.A.; (1987) (Agencia Regional de Medio Ambiente); "Plan piloto de depuración de aguas
residuales urbanas, aplicado a pequeños núcleos de población"; Excma. Diputación Regional de
Cantabria; Cátedra de Ingeniería Sanitaria, E.T.S.I.C.C.P; Universidad de Cantabria, Santander.
CAGIAO, J.; DÍAZ-FIERROS, F.; JÁCOME A.; PUERTAS J.; SUÁREZ J. (1998). The early stages in
the CSO characterization in the city of Santiago de Compostela (Spain). UDM’98 - Developments in
Urban Drainage Modelling, 21 - 24 de septiembre, Londres, UK. Edits.: D. Butler y C. Maksimóvic.
IAWQ, IAHR, UNESCO.
CEDEX; (1992); "Curso sobre tratamiento de aguas residuales y explotación de estaciones depuradoras";
Dos tomos; Gabinete de Formación y Documentación del CEDEX, MOPT, Madrid.
RIGOLA; M.; (1989); "Tratamiento de aguas industriales. Aguas de proceso y residuales."; Editorial
Marcombo; Colección Prodúctica; Barcelona; 157 págs.; ISBN 84-267-0740-8.
DEGREMONT; (1979); "Manual técnico del agua"; 4º edición; 1216 págs.; ISBN 84-300-1651-1.
HERNÁNDEZ, A.; (1993); "Abastecimiento y distribución de agua"; Colección Seinor (nº 6); Colegio de
Ing. de Caminos, Canales y Puertos, Madrid; 3º edición; ISBN 84-380-0034-7.
HOUSE, M.A.; ELLIS, M.A.; HERRICKS, E.E.; et al; (1993); "Urban drainage impacts on receiving
water quality"; Wat. Sci. Tech., Vol. 27, Nº 12; pág. 117-158; Gran Bretaña; I.A.W.Q.; Pergamon Press.
JIMÉNEZ, B.R.; (1994); "Contaminación de las aguas de escorrentía asociadas con la actividad
industrial"; Informe interno; Equipo de Calidad de Aguas; Dpto. de Ciencias y Técnicas del Agua y del
Medio Ambiente; Universidad de Cantabria; 54 págs; Santander.
METCALF-EDDY; (1985); "Ingeniería sanitaria. Tratamiento, evacuación y reutilización de aguas
residuales"; Editorial Labor; Barcelona; ISBN 84-335-6421-8.
METCALF-EDDY; (1985); "Ingeniería sanitaria. Redes de alcantarillado y bombeo de aguas residuales";
Editorial Labor; Barcelona; 969 págs.; ISBN 84-335-6422-6.
NALCO; (1993); "Manual del agua. Su naturaleza, tratamiento y aplicaciones"; Editorial McGraw-Hill;
México; ISBN 968-451-290-2.
SNOEYINK, V.; JENKINS, D.; (1990); "Química del Agua"; Editorial Limusa, México; 508 págs.; ISBN
968-18-1608-0.
T10/P26
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
TEMA10-rev021109-ajb.doc
INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL
STEEL, E.W.; McGHEE, T.; (1981); "Abastecimiento de agua y alcantarillado"; Editorial Gustavo Gili,
S.A.; Barcelona; 636 págs.; ISBN 84-252-0094-6.
SUÁREZ, J.; (1994); "Modelos de calidad del agua del río Nalón: aplicación al estudio del estiaje
húmedo"; Tesis Doctoral; Universidad de Cantabria; E.T.S.I.C.C.P.; Santander.
TEBBUTT, T.H.Y.; (1990); "Fundamentos de control de la calidad del agua"; Editorial Limusa, México;
240 págs.; ISBN 968-18-3317-1.
TEJERO, I.; (1979); "Incidencia sobre la digestión de lodos de procesos de fangos activos con uso de
oxígeno puro"; Tesis Doctoral; Universidad Politécnica de Madrid; E.T.S.I.C.C.P.; Madrid.
TEMPRANO, J.; TEJERO, I.; (1993); "Contaminación de la escorrentía superficial"; Informe interno;
Equipo de Calidad de Aguas; Dpto. de Ciencias y Técnicas del Agua y del Medio Ambiente; Universidad
de Cantabria; 54 págs; Santander.
WINKLER, M.A.; (1993); "Tratamiento biológico de aguas de desecho"; Editorial Limusa, México; 339
págs.; ISBN 0-85312-422-1.
I. Tejero/J. Suárez/A. Jácome
T10/P27
Descargar
Fichas aleatorios
tarjeta del programa pfizer norvasc

0 Tarjetas joseyepezsumino

tarjeta del programa pfizer norvasc

0 Tarjetas joseyepezsumino

tarjeta del programa pfizer norvasc

0 Tarjetas joseyepezsumino

tarjeta del programa pfizer norvasc

0 Tarjetas joseyepezsumino

notas de enfermeria

0 Tarjetas Karen LCHB

Crear fichas